JP4604522B2

JP4604522B2 - 部品搬送装置、及び物品搬送方法

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Publication number: JP4604522B2
Application number: JP2004070299A
Authority: JP
Inventors: 恭次村岸; 裕栗田
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: JP2005255351A

Description

物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品をその軌道上で搬送する物品搬送装置、及び物品搬送装置を用いた物品搬送方法に関する。

従来、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品をその軌道上で搬送する物品搬送装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された部品搬送装置は、発光ダイオード等の部品を振動トラック（軌道）に沿って搬送する振動パーツフィーダであって、部品姿勢検出手段と空気噴出手段とを備えている。部品姿勢検出手段は、振動トラックの両側に配設された発光体と受光体とから構成されており、搬送される部品が正姿勢か異姿勢かを検出する。そして、部品姿勢検出手段により正姿勢である検出されるとそのまま下流側に搬送されるが、異姿勢であると検出されると空気噴出手段が作動して空気が噴出されて、その異姿勢の部品が振動トラックから排除される。このようにして、正姿勢の部品を分別して搬送することができるようになっている。

特開２００１−３４８１１７号公報（第４−５頁、第１３図）

特許文献１に記載された物品搬送装置においては、正姿勢の部品と異姿勢の部品とを分別して正姿勢の部品のみを搬送することができるものであるが、部品姿勢検出手段や空気噴出手段が必要となり、装置が複雑化することになる。また、分別したい対象（特許文献１の場合は、正姿勢と異姿勢の部品の分別）に応じた特定の付帯装置等（特許文献１の場合は、部品姿勢検出手段及び空気噴出手段）が必要となってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を軌道上で搬送する物品搬送装置、及び物品搬送装置を用いた物品搬送方法に関し、簡易な構成で物品の分別を可能とし、また、分別したい対象に応じた特定の付帯装置等を必要としない分別を可能とすることを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明に係る物品搬送装置は、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を前記軌道上で搬送する物品搬送装置であって、前記可動体に垂直方向の振動を発生させる垂直振動発生手段と、前記可動体に水平方向の振動を発生させる水平振動発生手段と、前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動とが同一の周波数で同時に振動するように前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御して、前記可動体に楕円振動を発生させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いに応じて前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動との位相差を変更するように前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御することで、前記摩擦係数と前記位相差との関係に基づいて物品の搬送方向を変更して、前記軌道上を搬送される物品を分別して搬送することを特徴とする。

また、本発明に係る物品搬送方法は、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を前記軌道上で搬送する物品搬送装置を用いた物品搬送方法であって、前記可動体に垂直方向の振動を発生させる垂直振動発生ステップと、前記可動体に水平方向の振動を発生させる水平振動発生ステップと、前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動とが同一の周波数で同時に振動するように当該垂直方向及び水平方向の振動を制御して、前記可動体に楕円振動を発生させる制御ステップと、を備え、前記制御ステップでは、前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いに応じて前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動との位相差を変更するように前記垂直方向及び水平方向の振動を制御することで、前記摩擦係数と前記位相差との関係に基づいて物品の搬送方向を変更して、前記軌道上を搬送される物品を分別して搬送することを特徴とする。

これらの物品搬送装置及び物品搬送方法の構成によると、搬送される物品と軌道の表面との間の摩擦係数の違いに応じて楕円振動における垂直方向と水平方向の位相差を変更するように垂直方向及び水平方向の振動を制御することで、摩擦係数と位相差との関係に基づいて物品の搬送方向が変更される。即ち、本件発明者は、楕円振動による物品搬送においては、搬送される物品と軌道との間の接触部における摩擦係数の違いにより、物品の搬送方向が異なる変化点となる位相差が存在することを知見し、本件発明を完成した。これにより、搬送される物品と軌道との間の摩擦係数の違いを利用した物品の分別搬送が可能になる。従って、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を軌道上で搬送する物品搬送装置、及び物品搬送装置を用いた物品搬送方法に関し、簡易な構成で物品の分別を可能とし、また、分別したい対象に応じた特定の付帯装置等を必要としない分別が可能になる。

また、本発明に係る物品搬送装置は、前記制御手段は、さらに、前記垂直方向の振動の振幅と前記水平方向の振動の振幅との関係にも基づいて前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御することが望ましい。

また、本発明に係る物品搬送方法は、前記制御ステップは、さらに、前記垂直方向の振動の振幅と前記水平方向の振動の振幅との関係にも基づいて前記垂直方向及び水平方向の振動を制御することが望ましい。

これらの物品搬送装置及び物品搬送方法の構成によると、垂直方向及び水平方向の振動の振幅の関係にも基づいて、搬送される物品と軌道の表面との間の摩擦係数と、物品の搬送方向が変更されることになる位相差との関係を調整することができる。このため、より効率よく分別搬送を行う条件に容易に設定することができる。

また、本発明に係る物品搬送装置は、前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品の種類や材質の違いに基づくものであることが望ましい。

また、本発明に係る物品搬送方法は、前記軌道上を搬送される物品と前記軌道との間の摩擦係数の違いは、当該物品の種類や材質の違いに基づくものであることが望ましい。

これらの物品搬送装置及び物品搬送方法によると、軌道上を搬送される物品の種類や材質の違いに基づく摩擦係数の違いを利用して、種類や材質の異なる物品を分別搬送することができる。

また、本発明に係る物品搬送装置は、前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品と前記軌道とが接する当該物品における当接面の違いに基づくものであることが望ましい。

また、本発明に係る物品搬送方法は、前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品と前記軌道とが接する当該物品における当接面の違いに基づくものであることが望ましい。

これらの物品搬送装置及び物品搬送方法によると、軌道上を搬送される物品が軌道と接する当接面の違いに基づく摩擦係数を利用して、姿勢の異なる物品を分別搬送することができる。

また、本発明に係る物品搬送装置は、物品を分別して搬送する振動フィーダであり、前記垂直振動発生手段は、固定体に対して前記可動体を垂直方向に振動自在に支持するための水平姿勢の第１弾性部材と、垂直方向加振用の垂直方向加振装置とを備え、前記水平振動発生手段は、前記固定体に対して前記可動体を水平方向に振動自在に支持するための垂直姿勢の第２弾性部材と、水平方向加振用の水平方向加振装置とを備えることが望ましい。

この物品搬送装置によると、搬送される物品と軌道との間の接触部における摩擦係数の違いを利用した分別搬送が可能な振動フィーダを得ることができる。従って、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を軌道上で搬送する振動フィーダに関し、簡易な構成で物品の分別を可能とし、また、分別したい対象に応じた特定の付帯装置等を必要としない分別が可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、物品搬送装置として振動フィーダの一例である振動パーツフィーダを例にとって説明する。なお、本発明に係る物品搬送装置及び物品搬送方法は、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品をその軌道上で搬送する物品搬送装置、及びその物品搬送装置を用いた物品搬送方法に対して広く適用可能なものである。

図１は、本発明の実施形態に係る振動パーツフィーダ１を例示した斜視図である。この振動パーツフィーダ１は、電子部品等の各種部品（物品）を搬送する部品搬送装置（物品搬送装置）として構成されており、部品Ｗが投入されるボウル（可動体）１１と、振動駆動部１２とを備えている。ボウル１１は、上部が開口した円筒容器状に形成され、その内周壁には部品搬送用（物品搬送用）のトラック（軌道）１３がスパイラル状に形成されている。ボウル１１は、振動駆動部１２に対してボルト１４で固定されている。このボウル１１に対して振動駆動部１２から後述のように楕円振動が加えられることでボウル１１内の部品Ｗが螺旋状のトラック１３に沿って搬送され、排出端部１３ａから排出される。なお、排出端部１３ａには、例えば図示しないリニア振動（直線振動型）フィーダが接続され、さらに次工程へと部品Ｗが供給される。

図２は、振動パーツフィーダ１からボウル１１を取り外した状態を示す振動駆動部１２の斜視図である。振動駆動部１２は、図示しない固定台の上に脚部１５を介して固定される固定フレーム（固定体）１６と、固定フレーム１６の上下にそれぞれ配設される上側可動フレーム１７及び下側可動フレーム１８とを備えている。また、図３は振動駆動部１２の底面図であり、図４は振動駆動部１２の一側面図である。この図３及び図４に示すように、振動駆動部１２は、上下２段でそれぞれ矩形の各辺に沿って配置される水平姿勢の第１板ばね（第１弾性部材）１９を備えている。下側可動フレーム１８にはその半径方向の四方向に向かってそれぞれ延設されるアーム部１８ａが設けられており、各アーム部１８ａに対して各第１板ばね１９の中央部が固定されている。そして、各第１板ばね１９の両端部は、固定フレーム１６から下側に向かって突設された取り付け部２０に対して固定されている。

また、図２〜図４に示すように、振動駆動部１２は、その周囲４箇所に略均等配置される垂直姿勢の第２板ばね（第２弾性部材）を備えている。この第２板ばね２１は、それぞれ重ね板ばねとして構成され、周囲４箇所において、２つで一対となるようにそれぞれ配置されている。そして、各第２板ばね２１の上端部は、上側可動フレーム１７にてその半径方向にそれぞれ延設されるアーム部１７ａに対してそれぞれ固定されている。一方、各第２板ばね２１の下端部は、下側可動フレーム１８のアーム部１８ａに対してそれぞれ固定されている。

このように、固定フレーム１６、上側可動フレーム１７、下側可動フレーム１８、第１板ばね１９、及び第２板ばね２１を配設することで、上側可動フレーム１７の上に取り付けられるボウル１１が、垂直方向及び水平方向に振動自在に支持されることになる。即ち、第１板ばね１９により固定フレーム１６に対してボウル１１が垂直方向に振動自在に支持され、一方、第２板ばね２１により固定フレーム１６に対してボウル１１が水平方向に振動自在に支持されることになる。

また、図５は図２において一部を切り欠いて示す振動駆動部１２の斜視図であり、図６は図４の[VI]−[VI]線矢視断面図である。図５及び図６に示すように、振動駆動
部１２は、第１電磁石２２を備えており、この第１電磁石２２は、固定フレーム１６の中央に固定されている。そして、第１電磁石２２は、上側可動フレーム１７の下面に対して固定されている第１可動コア２３と空隙を介して対向するように配設されている。また、図５及び図６に示すように、振動駆動部１２には、その径方向に対向して配置される一対の第２電磁石２４も備えられており、この第２電磁石２４は、固定フレーム１６に対して固定して取り付けられている。そして、第２電磁石２４は、上側可動フレーム１７の下面から下側に向かって垂設される第２可動コア２５と空隙を介して対向するように配設されている。

このように、第１電磁石２２、第１可動コア２３、第２電磁石２４、及び第２可動コア２５を配設することで、第１板ばね１９及び第２板ばね２１により支持されたボウル１１に対して、垂直方向及び水平方向の振動を発生させることができる。即ち、第１電磁石２２及び第２電磁石２４に対して所定の周波数の電圧を印加することで、ボウル１１に楕円振動が発生することになる。なお、本実施形態において、第１板ばね１９、第１電磁石２２、及び第１可動コア２３は、ボウル１１に垂直方向の振動を発生させる垂直振動発生手段２６を構成している（図３〜５参照）。一方、第２板ばね２１、第２電磁石２４、及び第２可動コア２５は、ボウル１１に水平方向の振動を発生させる水平振動発生手段２７を構成している（図２〜６参照）。また、第１電磁石２２及び第１可動コア２３は、垂直方向加振装置を構成しており、第２電磁石２４及び第２可動コア２５は、水平方向加振装置を構成している。

図７は、振動パーツフィーダ１に備えられる制御装置（本実施形態に係る制御手段）３０のブロック図を、模式化して示すボウル１１、垂直振動発生手段２６、及び水平振動発生手段２７とともに示したものである。制御装置３０は、ボウル１１に加えられる垂直方向の振動と水平方向の振動とが同一の周波数で同時に振動するように垂直振動発生手段２６及び水平振動発生手段２７を制御する。これにより、ボウル１１に楕円振動を発生させる。そして、この制御装置３０は、制御端末３１、共振点追尾制御回路３２、水平振幅指令回路３３、位相差制御回路３６、垂直振幅制御回路３７、ＰＩ制御回路３４・３８、及びＰＷＭ制御回路３５・３９等を備えている。

図７に示す制御装置３０では、水平方向に共振振動を発生させるとともに垂直方向の振動の周波数をそれに追従させる振動駆動回路が例示されている。水平振幅指令回路３３及び垂直振幅指令回路３７はデジタル回路であって、所定の振幅値がデジタルで記憶されている。また、水平振幅検出センサ４６で検出された第２板ばね２１の振幅検出値のアンプ４３による増幅出力を受けるＡ／Ｄ変換器４０の出力を受けるＰＩ制御回路３４内には、ＰＩ制御（比例・積分制御動作）の離散アルゴリズムが組み込まれている。そして、このアルゴリズムにより共振点追尾制御回路３２の出力ａsinωｔがデジタル信号を受け、ＰＷＭ制御回路（パルス幅変調制御回路）３５により電圧調整され、この大きさに応じて共振点追尾制御回路３２の出力をパルス幅変調する。即ち、このＰＷＭ制御回路３５には、公知のように正弦波を三角波と比較し、これをコンパレータに入力してパルス幅をアナログ信号の高さに応じて変調するが、これをアンプ４２で増幅して第２電磁石２４のコイルに印加する。これにより、ボウル１１に水平方向の所定の振幅の振動が発生することになる。また、垂直振幅指令回路３７のデジタル出力を受けるＰＩ制御回路３８においても上記と同様な離散アルゴリズムが組み込まれている。そして、垂直振幅検出センサ４７で検出された振幅検出値のアンプ４５による増幅出力がＡ／Ｄ変換器４１でデジタル変換され、これを受けてＰＩ制御回路３８及びＰＷＭ制御回路３９にて離散アルゴリズムにより所定の振幅となるようにパルス幅変調され、アンプ４４で増幅して第１電磁石２２のコイルに印加する。これにより、ボウル１１に垂直方向の所定の振幅の振動が発生することになる。なお、位相差制御回路３６では、制御端末３１から入力される位相差指令に基づいて、共振点追尾制御回路３２の出力ａsinωｔに対して（水平振動に対して）所定の位相差φを付与されたｂsin（ωｔ＋φ）がＰＷＭ制御回路３９に出力される。

上述した水平方向の振動（ａsinωｔ）と垂直方向の振動（ｂsin（ωｔ＋φ））とが組み合わされて同時に発生することで、ボウル１１に楕円振動が発生することになる。図８は、位相差φを０°〜３６０°の範囲で変更した場合の楕円振動の波形を例示したものである。図８に示すように、位相差φを変更することで、ボウル１１に対して種々の振動モードの楕円振動を発生させることができる。

また、制御端末３１は、ボウル１１のトラック１３上を搬送される部品Ｗとトラック１３の表面との間の摩擦係数の違いに応じて上記垂直方向の振動と水平方向の振動との位相差φを変更するように位相差制御回路３６に対して指令を出力する。制御装置３０では、制御端末３１から出力される位相差指令に基づいて垂直振動発生手段２６及び水平振動発生手段２７を制御することで、ボウル１１の楕円振動の振動モードを変更する。そして、このように制御することによって、後述するように、トラック１３の表面及び部品Ｗの間の摩擦係数と位相差φとの関係に基づいて部品Ｗの搬送方向を変更して、トラック１３上を搬送される部品Ｗを分別して搬送する。

図９は、制御端末３１の機能ブロック図を例示したものである。制御端末３１は、記憶部４８、駆動条件設定部４９、操作パネル５０、入力インターフェース５１、及び出力インターフェース５２等を備えている。記憶部４８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリで構成され、駆動条件設定部４９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されている。記憶部４８には、例えば、分別搬送対象の部品Ｗの種類や材質の違いによるトラック１３の表面との間の摩擦係数の違いに応じた位相差情報が、部品Ｗの種類や材質毎に記憶されている。そして、操作者が操作パネル５０を操作して、分別搬送対象の部品Ｗに応じた所定の条件（例えば、部品Ｗの種類コードや材質コード）を入力すると、その入力された条件に従って、駆動条件設定部４９が記憶部４８の記憶内容を参照して分別搬送可能な位相差条件（位相差φ）の設定を行う。この設定された位相差条件が位相差制御回路３６に入力され、これにより、垂直方向の振動が水平方向の振動に対して所定の位相差φとなるように制御され、分別搬送が行われることになる。

ここで、トラック１３の表面と部品Ｗとの間の摩擦係数の違いに応じて位相差φを変更することで、その摩擦係数と位相差φとの関係に基づいて部品Ｗの搬送方向を変更して分別搬送が可能になるメカニズムについて詳しく説明する。

楕円振動における分別搬送のメカニズムの説明の前に、まず、楕円振動によって部品Ｗが搬送されるメカニズムについて説明する。なお、楕円振動のメカニズムを明確に説明するため、水平な軌道１０２を有する可動体１０１に対して振動を発生させて部品Ｗを搬送する場合を仮定して説明を行う（この説明は、トラック１３を有するボウル１１に振動を発生させて部品Ｗを搬送する振動パーツフィーダ１に対してもトラック面の角度を考慮することで同様に成立する）。図１０は、楕円振動する可動体１０１の運動と、可動体１０１の軌道１０２上の部品Ｗに作用する力及び運動とを座標軸を設定して示したものである。図１０に示すように、可動体１０１の水平方向・垂直方向の運動（振動変位）をＸ・Ｙ、質量ｍの部品Ｗの水平方向・垂直方向の運動（振動変位）をｘ・ｙ、部品Ｗに作用する垂直抗力・摩擦力をＮ・Ｆとして示している。なお、部品Ｗの質量ｍに比べて可動体１０１の質量は十分に大きいため、部品Ｗの運動の反作用は無視して考えることができる。この場合、可動体１０１の水平方向及び垂直方向の振動より構成される楕円振動（楕円運動）は、下式（１）及び（２）のように表すことができる。

[数１]
Ｘ＝ａsinωｔ（１）

[数２]
Ｙ＝ｂsin（ωｔ＋φ）（２）

前述したように、上式（１）及び（２）において、ωは加振角周波数、ａ及びｂはそれぞれ水平方向及び垂直方向の振動の振幅、φは水平方向及び垂直方向の振動の位相差である。また、軌道１０２上の部品Ｗの運動方程式は、下式（３）及び（４）のように表すことができる。

[数３]
ｍ・d²ｘ/dｔ²＝Ｆ（３）

[数４]
ｍ・d²ｙ/dｔ²＝Ｎ−ｍｇ（４）

ここで、可動体１０１の垂直方向の振動の加速度の大きさが重力加速度の大きさより小さい１Ｇ未満（9.8ｍ/ｓ²未満）のとき、即ち、垂直抗力Ｎの値がＮ＞０の関係を保っているときは、部品Ｗは軌道１０２と常に接触していることになる。この場合、ｙ＝Ｙの関係が成り立つため、下式（５）の関係が成り立つことになる。

[数５]
d²ｙ/dｔ²＝d²Ｙ/dｔ² （５）

このような部品Ｗが跳躍しない（部品Ｗが軌道１０２と接触を保つ）条件下では、式（４）及び（５）より、垂直抗力Ｎは、下式（６）のように表すことができる。

[数６]
Ｎ＝ｍ・（ｇ＋d²Ｙ/dｔ²）（６）

部品Ｗと軌道１０２の表面との間に作用する摩擦力は、クーロン摩擦を仮定すると、部品Ｗと軌道１０２との間の摩擦係数をμとして、下式（７）のように表すことができる。

[数７]
Ｆ＝μ・Ｎ・sgn（dＸ/dt−dｘ/dt）（７）

なお、sgn（dＸ/dt−dｘ/dt）は、摩擦力Ｆによる図１のＸ方向の搬送方向を正方向として規定した搬送方向を規定する符号（大きさは１）である。この式（７）を式（３）に代入して式（６）を考慮すると、部品Ｗの搬送方向の運動方程式は、下式（８）のように表すことができる。

[数８]
d²ｘ/dｔ²＝μ・（ｇ＋d²Ｙ/dｔ²）・sgn（dＸ/dt−dｘ/dt）（８）

上式（８）を積分すると、部品Ｗの瞬間速度が得られることになる。この瞬間速度の平均値が、部品Ｗの搬送速度ｖとなる。上式（８）を数値積分して搬送速度ｖを求め、楕円振動の振幅と位相差φとの関係を求めた結果を図１１に示す。なお、図１１の計算例では、周波数ω＝８４Ｈｚで垂直方向の振動の振幅ｂを０．０３５ｍｍとし、水平方向の振動の振幅ａを０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０，４ｍｍと変更した場合における搬送速度ｖと位相差φとの関係を示している。図１１に示すように、振動の位相差φによって搬送速度ｖは大きさも方向も変化することになる。そして、振動の位相差φが負のときに、搬送速度ｖは正となり、部品Ｗは搬送正方向（図１０における右向き）に搬送されることになる。一方、位相差φが正のときには、搬送速度ｖは負の値となり、部品Ｗは搬送負方向（図１０における左向き）に搬送されることになる。搬送正方向の搬送速度は、位相差φが−４０°〜−９０°付近で最大となり、搬送負方向の搬送速度は、位相差φが９０°〜１４０°付近で最大になっている。また、位相差φが５°〜２０°付近では、搬送速度ｖはほぼ０となっている。

次に、上記解析モデルに基づいた、可動体１０１の楕円振動による部品Ｗの搬送特性のシミュレーション結果を図１２に示す。このシミュレーションは、楕円振動の水平方向の振動の振幅ａを０．１ｍｍ、垂直方向の振動の振幅ｂを０．０３ｍｍ、周波数ωを８５Ｈｚに固定して、水平方向と垂直方向との位相差φを変化させた場合の搬送速度ｖの計算結果を示したものである。また、このシミュレーションにおいては、部品Ｗと軌道１０２の表面との間の摩擦係数μを０．１、０．３、０．５と変化させた場合についてそれぞれ示している。いずれの摩擦係数（μ＝０．１、０．３、０．５）においても、搬送速度ｖは位相差φによって変化していく。なお、一般的には、搬送速度が最大となる位相差φの付近で搬送が行われることになる。

しかし、図１２のシミュレーション結果に示すように、位相差が５°〜３０°の付近と−１７５°〜−１４０°の範囲では、いずれの摩擦係数の場合においても、搬送速度ｖが０となる位相差φが存在する。例えば、位相差φが１７°付近では、摩擦係数μが０．３の場合の搬送速度ｖが０となる。そして、搬送速度が０となるこの位相差φを境にして、部品Ｗが搬送される方向の正負が逆転することになる。摩擦係数μが０．３の場合に搬送速度ｖが０となる１７°付近の位相差φでは、摩擦係数μが０．１の場合には負の搬送速度ｖを持ち、摩擦係数μが０．５の場合には正の搬送速度ｖを持つことがわかる。

上述したシミュレーション結果に基づいて、部品Ｗと軌道１０２の表面との摩擦係数μと、搬送速度が０となる位相差φとの関係を求めた結果を図１３に示す。図１３に示す解析結果では、周波数ωを８５Ｈｚ、垂直方向の振動の振幅ａを０．０３ｍｍとし、水平方向の振動の振幅ｂを０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍと変化させた場合について求めた結果を示している。図１３に示すように、搬送速度ｖが０となる位相差φが摩擦係数μによって異なることがわかる。

本実施形態に係る振動パーツフィーダ１では、制御装置３０により、トラック１３の表面と部品Ｗとの間の摩擦係数μの違いに応じて水平方向及び垂直方向の振動の位相差φを変更するように垂直振動発生手段２６及び水平振動発生手段２７を制御することで、図１３に示すような関係と同様な摩擦係数μと位相差φとの関係に基づいて部品Ｗの搬送方向を変更する。なお、図１４は、軌道１０２上にこの軌道１０２の表面との摩擦係数μが０．１、０．３の部品Ｗが載置された状態を例示した模式図である。振動パーツフィーダ１における制御装置３０と同様の制御装置により、可動体１０１に対して水平方向の振動の振幅ａが０．１ｍｍ、垂直方向の振動の振幅ｂが０．０３ｍｍ、水平方向及び垂直方向の振動の位相差φが約１０°の楕円振動を発生させた場合、図１３に示す摩擦係数μと位相差φとの関係に基づいて、摩擦係数μが０．１の部品Ｗは搬送負方向に搬送され、一方、摩擦係数μが０．３の部品Ｗは搬送正方向に搬送される。従って、この２種類の部品Ｗ（摩擦係数μが０．１の部品Ｗと摩擦係数μが０．３の部品Ｗ）を分離して搬送することができる。なお、位相差φが−１６０°付近でも同様の分離搬送を行うことができる。

なお、振動パーツフィーダ１においては、前述したように、例えば、制御端末３１の記憶部４８に予め部品Ｗ毎の種類や材質による摩擦係数μの違いに応じた位相差φの情報が記憶されており、分離搬送したい対象の部品Ｗに応じて操作者が操作パネル５０を操作して部品Ｗの種類や材質のコード等を入力することになる。この入力に基づいて、駆動条件設定部４９が記憶部４８の記憶内容を参照して分別搬送可能な位相差φの設定を行い、その位相差φで楕円振動が行われることになる。なお、図１４の例に対応させて説明を行うと、まず、摩擦係数μ＝０．３の条件に対応する部品Ｗのコードが振動パーツフィーダ１における操作パネル５０と同様の操作パネルから入力されることで、約１０°の楕円振動を可動体１０１に発生させて、摩擦係数μ＝０．３の部品Ｗのみが可動体１０１上で分離搬送されて排出端部（振動パーツフィーダ１の場合であれば排出端部１３ａ）から排出されていくことになる。そして、摩擦係数μ＝０．３の部品Ｗの分離搬送が完了すると、次に、操作者が操作パネルを操作して摩擦係数μ＝０．１の条件に対応する部品Ｗのコードが入力されることで、摩擦係数μ＝０．１の部品Ｗが搬送正方向に搬送される位相差φに設定されて、摩擦係数μ＝０．１の部品Ｗも搬送正方向に搬送されて、可動体１０１の排出端部から排出されていくことになる。なお、振動パーツフィーダ１においては、制御端末３１の構成は、上記説明したものに限らず、種々の形態をとることができる。即ち、位相差φを変更することで、摩擦係数μの違いに応じて搬送方向を変更して種類や材質の異なる部品Ｗを分離搬送するものであればどのようなものであってもよい。

なお、本実施形態に係る物品搬送方法は、上述した振動パーツフィーダ１を用いて実施することができる。即ち、本実施形態に係る物品搬送方法は、垂直振動発生手段２６の作動により実行される垂直振動発生ステップと、水平振動発生手段２７の作動により実行される水平振動発生ステップと、制御装置３０の作動により実行される制御ステップとを備えて構成され、これらの各ステップの実行により実施されることになる。

以上説明した振動パーツフィーダ１及びその振動パーツフィーダ１を用いた物品搬送方法によると、搬送される部品Ｗとトラック１３の表面との間の摩擦係数μの違いに応じて楕円振動における垂直方向と水平方向の位相差φを変更するように垂直方向及び水平方向の振動を制御することで、摩擦係数μと位相差φとの関係に基づいて部品Ｗの搬送方向が変更される。即ち、本件発明者は、楕円振動による物品搬送においては、搬送される物品と軌道との間の接触部における摩擦係数の違いにより、物品の搬送方向が異なる変化点となる位相差が存在することを知見し、本件発明を完成した。これにより、搬送される部品と軌道の表面との間の摩擦係数の違いを利用した部品の分別搬送が可能な振動パーツフィーダを得ることができる。従って、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を軌道上で搬送する振動フィーダに関し、簡易な構成で物品の分別を可能とし、また、分別したい対象に応じた特定の付帯装置等を必要としない分別が可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）本発明に係る物品搬送装置及び物品搬送方法は、物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品をその軌道上で搬送する物品搬送装置、及びその物品搬送装置を用いた物品搬送方法に対して広く適用可能なものであり、振動パーツフィーダ以外の物品搬送装置に対しても適用することができる。例えば、各種物品を搬送する各種振動コンベヤ等に対して適用しても、本発明の効果を奏することができる。また、振動フィーダに適用する場合であっても、可動体が、内周壁にスパイラル状のトラックが形成されたボウル形状以外のものであってもよい。例えば、直線状のトラックが形成されたトラフを可動体として備える振動フィーダであっても適用することができる。図１５は、直線振動型のリニア振動フィーダ２を例示した概略図である。このリニア振動フィーダ２のように、直線状のトラック（軌道）１０３ａが形成されたトラフ（可動体）１０３を備え、このトラフ１０３に対して、図示しない制御装置（制御手段）によって楕円振動を発生させるとともに、摩擦係数と位相差との関係に基づいてトラック１０３ａ上の物品の搬送方向を変更して、トラック上を搬送される物品を分別して搬送するものであっても本発明を適用することができる。なお、このリニア振動フィーダ２は圧電駆動式の振動フィーダであって、水平姿勢の板ばね（第１弾性部材）に圧電素子（垂直方向加振装置）が取り付けられて構成される垂直振動発生手段１０４ａと、垂直姿勢の板ばね（第２弾性部材）に圧電素子（水平方向加振装置）が取り付けられて構成される水平振動発生手段１０４ｂとを備えている。

（２）また、本実施形態に係る振動パーツフィーダ１において、制御装置３０は、さらに、水平方向の振動の振幅ａと垂直方向の振動の振幅ｂとの関係にも基づいて垂直振動発生手段２６及び水平振動発生手段２７を制御するものであってもよい。これによると、垂直方向及び水平方向の振動の振幅の関係にも基づいて、搬送される物品と軌道の表面との間の摩擦係数と、物品の搬送方向が変更されることになる位相差との関係を、図１３に示す関係のように調整することができる。このため、より効率よく分別搬送を行う条件に容易に設定することができる。

（３）また、図１６に模式して示すように、一端側が壁部１０７で軌道を遮断されたトラフ１０５を可動体として備える振動パーツフィーダに対して本発明を適用するものであってもよい。この場合、軌道１０６の表面との間の摩擦係数が異なる種々の部品（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）が混在した状態でトラフ１０５上に投入された際に、図示しない制御装置（制御手段）によりトラフ１０５に発生させる楕円振動における水平方向及び垂直方向の振動の位相差を段階的に徐々に変化させていけば、摩擦係数の小さな部品から、或いは、摩擦係数の大きな部品から順番に選択的に排出され、分離搬送することができる。

（４）また、本実施形態においては、トラック１３上を搬送される部品Ｗとトラック１３の表面との間の摩擦係数の違いが、部品Ｗの種類や材質の違いに基づくものである場合に、その摩擦係数の違いを利用して、種類や材質の異なる部品Ｗを分別搬送する場合を例にとって説明したが、この場合に限らず、本発明を適用することができる。例えば、トラック１３上を搬送される部品Ｗとトラック１３の表面との間の摩擦係数の違いが、当該部品Ｗとトラック１３とが接する当該部品Ｗにおける当接面の違いに基づくものであってもよい。この場合、トラック１３上を搬送される部品Ｗがトラック１３と接する当接面の違いに基づく摩擦係数を利用して、姿勢の異なる物品を分別搬送することができる。一般に、ＩＣチップや、抵抗、コンデンサなどの電子部品は、その表裏で面の状態が異なるため、その表裏の摩擦係数の違いで搬送方向が異なるような位相差の楕円振動を可動体に発生させ、表向きの部品と裏向きの部品とを分離搬送することができる。

（５）本発明は、アルミニウム、銅、ステンレスなどの非磁性金属の分離搬送装置としても適用することができる。また、ＰＥＴ、ＰＶＣ、アクリル等の樹脂などの金属製以外の物品の分離搬送装置としても適用することができる。また、部品に限らず、物品であればどのようなものであっても本発明を適用することができる。例えば、粉粒体等の物体（部品）の分離搬送装置としても適用することができる。

本発明の実施形態に係る物品搬送装置である振動パーツフィーダを例示した斜視図である。図１に示す振動パーツフィーダからボウルを取り外した状態を示す振動駆動部の斜視図である。図２に示す振動駆動部の底面図である。図２に示す振動駆動部の一側面図である。図２において一部を切り欠いて示す振動駆動部の斜視図である。図４の[VI]−[VI]線矢視断面図である。図１に示す振動パーツフィーダに備えられる制御装置のブロック図を、模式化して示すボウル、垂直振動発生手段、及び水平振動発生手段とともに示したものである。図１に示す振動パーツフィーダにおいて、水平方向及び垂直方向の振動の位相差を０°〜３６０°の範囲で変更した場合のボウルに発生する楕円振動の波形を例示したものである。図７に示す制御端末の機能ブロック図を例示したものである。図１に示す振動パーツフィーダにおいて、楕円振動するボウルの運動と、トラック上の部品に作用する力及び運動とを座標軸を設定して示したものである。図１に示す振動パーツフィーダにおける楕円振動の振幅と位相差との関係を求めた結果を示す図である。図１に示す振動パーツフィーダにおける楕円振動による部品の搬送特性のシミュレーション結果を示す図である。図１に示す振動パーツフィーダにおいて、部品とトラックの表面との摩擦係数と、搬送速度が０となる位相差との関係を求めた結果を示す図である。図１に示す振動パーツフィーダにおいて、トラック上にこのトラックの表面との摩擦係数が異なる部品が載置された状態を例示した模式図である。変形例を説明する図である。変形例を説明する図である。

符号の説明

１振動パーツフィーダ（物品搬送装置）
１１ボウル（可動体）
１３トラック（軌道）
２６垂直振動発生手段
２７水平振動発生手段
３０制御装置（制御手段）
Ｗ部品

Claims

物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を前記軌道上で搬送する物品搬送装置であって、
前記可動体に垂直方向の振動を発生させる垂直振動発生手段と、
前記可動体に水平方向の振動を発生させる水平振動発生手段と、
前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動とが同一の周波数で同時に振動するように前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御して、前記可動体に楕円振動を発生させる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記同一の周波数で前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動とを同時に振動する状態を保ちつつ、前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動との位相差を所定の位相差に保持するように前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御して、
前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数と、当該物品が搬送される向きが変化する前記位相差と、の関係に基づいて、当該摩擦係数の異なる物品の搬送される向きが異なる向きになるように前記所定の位相差を設定し、
前記摩擦係数の異なる物品をそれぞれ異なる向きに搬送することで前記軌道上を搬送される物品を同時に分別して搬送することを特徴とする物品搬送装置。
前記制御手段は、さらに、前記垂直方向の振動の振幅と前記水平方向の振動の振幅との関係にも基づいて前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の物品搬送装置。
前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品の種類や材質の違いに基づくものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物品搬送装置。
前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品と前記軌道とが接する当該物品における当接面の違いに基づくものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物品搬送装置。
前記垂直振動発生手段は、固定体に対して前記可動体を垂直方向に振動自在に支持するための水平姿勢の第１弾性部材と、垂直方向加振用の垂直方向加振装置とを備え、
前記水平振動発生手段は、前記固定体に対して前記可動体を水平方向に振動自在に支持するための垂直姿勢の第２弾性部材と、水平方向加振用の水平方向加振装置とを備え、
物品を分別して搬送する振動フィーダであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の物品搬送装置。
物品搬送用の軌道を有する可動体に対して振動を発生させることで物品を前記軌道上で搬送する物品搬送装置を用いた物品搬送方法であって、
前記可動体に垂直方向の振動を発生させる垂直振動発生ステップと、
前記可動体に水平方向の振動を発生させる水平振動発生ステップと、
前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動とが同一の周波数で同時に振動するように当該垂直方向及び水平方向の振動を制御して、前記可動体に楕円振動を発生させる制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップでは、
前記同一の周波数で前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動とを同時に振動する状態を保ちつつ、前記垂直方向の振動と前記水平方向の振動との位相差を所定の位相差に保持するように前記垂直振動発生手段及び前記水平振動発生手段を制御して、
前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数と、当該物品が搬送される向きが変化する前記位相差と、の関係に基づいて、当該摩擦係数の異なる物品の搬送される向きが異なる向きになるように前記所定の位相差を設定し、
前記摩擦係数の異なる物品をそれぞれ異なる向きに搬送することで前記軌道上を搬送される物品を同時に分別して搬送することを特徴とする物品搬送方法。
前記制御ステップは、さらに、前記垂直方向の振動の振幅と前記水平方向の振動の振幅との関係にも基づいて前記垂直方向及び水平方向の振動を制御することを特徴とする請求項６に記載の物品搬送方法。
前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品の種類や材質の違いに基づくものであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の物品搬送方法。
前記軌道上を搬送される物品と前記軌道の表面との間の摩擦係数の違いは、当該物品と前記軌道とが接する当該物品における当接面の違いに基づくものであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の物品搬送方法。